Типы структур вычислительных машин и систем
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
? напряжения).
ГВМ - гибридные вычислительные машины, или вычислительные машины комбинированного действия - работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
В экономике (да и в науке и технике) получили подавляюще широкое распространение ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.
По этапам создания и элементной базе компьютеры условно делятся на поколения:
1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.
2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).
-е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни-тысячи транзисторов в одном корпусе).
5-е поколение, настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
По назначению компьютеры можно разделить на три группы (рис. 1.3.): универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.
Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных инженерно-технических, экономических, математических, информационных и т. д. задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко применяются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.
Характерными чертами универсальных компьютеров являются:
высокая производительность;
разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;
Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, с регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, с выполнением раiетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными компьютерами аппаратными и программными ресурсами.
Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.
К специализированным компьютерам можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения, адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами, устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить (рис. 1.4.) на сверхбольшие (суперкомпьютеры, суперЭВМ), большие, малые и сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ).
Функциональные возможности компьютеров обусловлены такими важнейшими технико-эксплуатационными характеристиками, как:
быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
разрядность и формы представления чисел, которыми оперирует компьютер;
номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;
типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов компьютера между собой (тип внутримашинного интерфейса);
способность компьютера одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять параллельно несколько программ (многозадачность);
типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем,
пользуемых в машине;
наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
способность выполнять программы, написанные для других типов компьютеров (программная совместимость с другими типами компьютеров);
система и структура машинных команд;
возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;
эксплуатационная надежность компьютера;
коэффициент полезного использования компьютера во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Первая большая ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) была создана в 1946 году. Эта машина весила более 30 тонн, имела быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкость